JP7294691B2 - Disk array device, information system, and storage area construction method - Google Patents
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Description
本発明は、ディスクアレイ装置、情報システム及び記憶領域の構築方法に関する。 The present invention relates to a disk array device, an information system, and a storage area construction method.
HDD(Hard disk drive)やSSD(Solid State Drive)の大容量化にともない、保守等で容量の小さいHDD/SSDから大容量のHDD/SSDへ交換する場面が増えている。交換前のHDD/SSDでRAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)が構築されている場合、同じ性質のHDD/SSDを用いるというRAIDの特性から、大容量のHDD/SSDを交換前のHDD/SSDの容量に合わせて使用する必要がある。この様子を図2に示す。図2(a)のPOOL#0、POOL#nはRAIDで構築された記憶域プールである。POOL#0のHDD/SSDを交換する場合、POOL#0を構成するHDD/SSDと同じ容量のディスクが必要とされる。POOL#nについても同様である。図2(b)のPOOL#nのように交換前後のHDD/SSDの容量が変わらない場合、交換後のHDD/SSDの全領域が使用されるが、POOL#0のように交換後のディスクが交換前に比べて大容量の場合、交換後のHDD/SSDには未使用の領域ができる。
As the capacities of HDDs (Hard disk drives) and SSDs (Solid State Drives) increase, there is an increasing number of situations in which small-capacity HDDs/SSDs are replaced with large-capacity HDDs/SSDs for maintenance or the like. When a RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) is constructed with HDD/SSDs before replacement, due to the characteristics of RAID that HDDs/SSDs with the same properties are used, a large-capacity HDD/SSD is replaced with an HDD/SSD before replacement. It should be used according to capacity. This state is shown in FIG.
特許文献1には、RAIDで構築されたディスクアレイ装置の何れかのディスクでエラーが発生すると、当該エラーを起こした領域のデータをディスクアレイ装置内の未使用領域に格納し、それ以降のエラーを起こした領域へのアクセスは、この未使用領域へのアクセスとすることで運用を継続する技術について開示がある。
In
HDD/SSDに未使用の領域ができると、未使用領域が無駄になる。 If there is an unused area in the HDD/SSD, the unused area will be wasted.
そこでこの発明は、上述の課題を解決するディスクアレイ装置、情報システム及び記憶領域の構築方法を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a disk array device, an information system, and a storage area construction method that solve the above-described problems.
本発明の一態様によれば、ディスクアレイ装置は、複数の記憶装置の未使用領域を使用して、冗長性を有する記憶領域であるスペア領域を構築するスペア領域構築手段と、前記スペア領域について、前記複数の記憶装置における使用領域と同じ容量を有する仮想的な代替ディスク領域を構築する代替ディスク構築手段と、を備え、前記代替ディスク構築手段は、代替対象となる記憶領域の縮退のしやすさの指標に基づいて、縮退しやすい前記記憶領域を対象とする前記代替ディスク領域を構築する。 According to one aspect of the present invention, a disk array device includes spare area construction means for constructing a spare area, which is a redundant storage area, using unused areas of a plurality of storage devices; and alternative disk construction means for constructing a virtual alternative disk area having the same capacity as the used area in the plurality of storage devices , wherein the alternative disk construction means facilitates degeneracy of the storage area to be substituted. constructing the alternative disk area for the storage area that is likely to degenerate based on the index of the degree of shrinkage;
本発明の一態様によれば、情報システムは、複数の記憶装置と、上記のディスクアレイ装置と、を備える。 According to one aspect of the present invention, an information system comprises a plurality of storage devices and the disk array device described above.
本発明の一態様によれば、記憶領域の構築方法は、コンピュータによって実行される記憶領域の構築方法であって、複数の記憶装置の未使用領域を使用して、冗長性を有する記憶領域であるスペア領域を構築するステップと、前記スペア領域について、前記複数の記憶装置における使用領域と同じ容量を有する仮想的な代替ディスク領域を構築するステップと、を含み、前記代替ディスク領域を構築するステップでは、代替対象となる記憶領域の縮退のしやすさの指標に基づいて、縮退しやすい前記記憶領域を対象とする前記代替ディスク領域を構築する。
According to one aspect of the present invention, a storage area construction method is a storage area construction method executed by a computer, in which unused areas of a plurality of storage devices are used to create redundant storage areas. constructing a certain spare area; constructing a virtual alternative disk area having the same capacity as the used area in the plurality of storage devices for the spare area; and constructing the alternative disk area. In the step, the replacement disk area is constructed for the storage area that is likely to be degenerated based on the index of the easiness of degeneration of the storage area to be replaced.
本発明によれば、RAIDで冗長構成された複数の記憶装置のうち、未使用領域(RAID構成に含まれなかった領域)を活用することができる。 According to the present invention, it is possible to utilize unused areas (areas not included in the RAID configuration) among a plurality of storage devices redundantly configured by RAID.
<実施形態>
以下、本発明の一実施形態に係るディスクアレイ装置について図面を参照して説明する。以下の説明に用いる図面において本発明に関係ない部分の構成については、記載を省略し、図示しない場合がある。
<Embodiment>
A disk array device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings used for the following explanation, the configuration of parts that are not related to the present invention may be omitted and not shown.
(構成)
図1は、実施形態に係る情報システムのブロック図である。
図1に示すように、情報システム100は、ホスト装置1と、ディスクアレイ装置2と、複数のディスク8-1~8-nとを備える。ディスク8-1等について、特に区別が必要でない場合には、単にディスク8と記載することがある。情報システム100では、複数のディスク8を用いて冗長性を有する1又は複数の論理ディスクが構成されている。
(composition)
FIG. 1 is a block diagram of an information system according to an embodiment.
As shown in FIG. 1, an
ホスト装置1は、プロセッサやメモリ等を備え、ディスク8への各種データの書き込み(ライトコマンド)、ディスク8からの各種データの読み出し(リードコマンド)を、ディスクアレイ装置2に対して命令する。
The
ディスクアレイ装置2は、ホスト装置1とディスク8とのデータ転送の各種制御を行う。ディスクアレイ装置2は、ホスト処理制御部3と、キャッシュ処理制御部4と、RAID情報管理部5と、キャッシュ6と、ディスク処理制御部7と、エラー情報管理部9と、スペア領域管理部10と、を備える。
The
ホスト処理制御部3は、ホストからコマンドを受信し、そのコマンドに対応した処理を実行する。キャッシュ処理制御部4は、キャッシュ6に格納するアドレスなどを管理し、キャッシュ6へのデータの入出力を制御する。RAID情報管理部5は、ディスク8-0~8-nのうちの複数を用いて構成される論理ディスクに関する情報の管理を行う。例えば、RAID情報管理部5は、ホスト装置1から要求があったコマンドが、どのディスク8のどのアドレスに対応しているのかを管理する。また、例えば、RAID情報管理部5は、ディスク8が縮退したときの復旧などを行う。キャッシュ6は、一時的なデータの格納領域である。ディスク処理制御部7はキャッシュ6とディスク8の間のデータ転送を制御している。また、ディスク処理制御部7はディスク8にエラーが発生すると、そのエラー応答をエラー情報管理部9へ通知する。ディスク8-0~8-nは、HDD又はSDDなどの記憶装置である。ディスク8-1~8-nのうち複数を組み合わせて、RAID技術によって1または複数の記憶領域が構築されている。記憶領域は、プール(POOL)と呼ばれるユーザデータが格納されている領域と、各ディスクの未使用領域を使って構築されたスペア領域とに分類される。
The host
例えば、ホスト装置1からライトコマンドが出力されると、ディスクアレイ装置2では、ホスト処理制御部3が、キャッシュ6に書き込み対象のデータを格納して、ホスト装置1へ終了報告を行う。また、リードコマンドを受信した場合、RAID情報管理部5が、RAIDが構築された記憶領域のうちのどのディスク8にデータが対応しているかを調べ、ディスク処理制御部7へ、その情報を出力する。ディスク処理制御部7は、RAID情報管理部5から得た情報に基づいて、適切なディスク8からキャッシュ6へ読み込み対象のデータを読み出す。ホスト処理制御部3は、ホスト装置1へ、読み出されたデータの転送と終了報告を行う。
For example, when a write command is output from the
エラー情報管理部9は、ディスク8ごとのエラー情報を管理している。エラー情報管理部9は、ディスク8からエラー応答があったことをディスク処理制御部7から通知されると、各エラーの数を更新する。エラーが閾値よりも大きいと判断をすると、エラー情報管理部9は、RAID情報管理部5を経由してスペア領域管理部10に対して、仮想的な代替ディスクの割り当てを指示する。
The error
スペア領域管理部10は、ディスク8の未使用領域を使用してスペア領域を構築し、構築したスペア領域に、仮想的な代替ディスクを構築する。ここで図3を参照する。例えば、POOL#0はディスク8-0~8-rを用いてRAID5,6等により構築され、POOL#nはディスク8-m~8-nを用いてRIAD5,6等により構築されている。また、POOL#0がディスク8-r-2、8-r-1、8-rでは、未使用領域が生じているとする。スペア領域管理部10は、この未使用領域を束ねてRIAD5,6等によって、1つのスペア領域を構築する。スペア領域には、仮想的な代替ディスクを作成することができる。例えば、ディスク8-rに障害が生じた場合、スペア領域からディスク8-rと同じ大きさの領域を切り出して、ディスク8-rの代替ディスクの代わりに使用する。同様に、例えば、ディスク8-nに障害が生じた場合、スペア領域からディスク8-nと同じ大きさの領域を切り出して、ディスク8-nの代わりに使用する。これらにより、交換前後のディスク容量の違いによって生じる余剰のスペア領域を、代替ディスクの代わりに活用することができる。例えば、ディスク8-rが縮退し、復旧が必要になった場合には、RAID情報管理部5が、スペア領域管理部10に使用可能な仮想的な代替ディスクを問い合わせる。スペア領域管理部10は、スペア領域の中から、復旧に必要なディスクのサイズと同じサイズの領域に、仮想的な代替ディスクを割り当てる。RAID情報管理部5は、残りのディスクからディスク8-rが記憶するデータを生成し、仮想的な代替ディスクに対してデータの復旧を行う。
The spare
次に図4、図5を用いて、スペア領域管理部10による仮想的な代替ディスクの構築処理についてさらに詳しく説明する。
スペア領域管理部10は、各ディスクの未使用領域を判断し、冗長度が1のRAIDタイプ(RAID1又はRAID5)、冗長度が2のRAIDタイプ(RAID TM又はRAID6)のディスクに分類し、それぞれRAIDタイプでスペア領域を構築する。例えば、スペア領域管理部10は、冗長度が1のRAIDタイプで構築されたディスク8の未使用領域を使って、冗長度が1のRAIDタイプでスペア領域を構築する。図4に、冗長度が1のRAIDタイプの場合に作成するスペア領域の一例を示す。図4に示すPOOL#iは、ディスク8-0~8-4の5台のディスクを用いて、例えば、RAID5で構築されている。図4の各列は1つのディスクを示す(8-0~8-4は物理ディスク、8-4´は仮想的な代替ディスクである)。図4のPOOL#iで囲った範囲において、各行が、論理的なデータの組であるストライプを示す。さらに、D01からD42が、各ストライプにおけるデータを記憶する領域(例えば、セクタ)である。P0からP4は、復旧用のデータ(パリティ)を記憶する領域である。S00からS20は予備領域である。ディスク8-2~8-4には未使用領域が存在する。スペア領域管理部10は、3台以上の未使用な領域があるディスク8-2~8-4でRAID5のスペア領域を構築する。
Next, with reference to FIGS. 4 and 5, the process of constructing a virtual alternative disk by the spare
The spare
同様に、スペア領域管理部10は、冗長度が2のRAIDタイプで構築されたディスク8の未使用領域を使って、例えば、RAID6のスペア領域を構築する。図5に、冗長度が2のRAIDタイプの場合に作成するスペア領域の一例を示す。図5に示すPOOL#iは、ディスク8-0~8-5の6台のディスクを用いて、例えば、RAID6で構築されている。D00からD54はデータを記憶する領域、P0からP4とQ0からQ4は、修復用のデータ(パリティ)を記憶する領域である。ディスク8-2~8-5には未使用領域が存在する。スペア領域管理部10は、4台以上の未使用な領域があるディスク8-2~8-5でRAID6のスペア領域を構築する。
Similarly, the spare
また、スペア領域管理部10は、各POOLにて必要とされるサイズに合わせた仮想的な代替ディスクを構築したスペア領域に構築し、物理的な代替ディスクの代わりにする。例えば、図4の例では、スペア領域管理部10は、スペア領域から仮想的な代替ディスク8-4´を構築する。すると、代替ディスク8-4´を、例えば、ディスク8-4の代替ディスクとして使用することで、同じサイズの代替ディスク(物理ディスク)を必要とせず、ディスク8-4に障害が生じた場合でも復旧することができる。あるいは、ディスク8-4にエラーが多発しているような場合、障害が発生する前に代替ディスク8-4´によって、ディスク8-4をバックアップすることができる。また、ディスク8-2~8-4の未使用領域を有効に活用することができる。同様に、図5の例では、スペア領域管理部10は、スペア領域から仮想的な代替ディスク8-5´を構築する。こうすることで、代替ディスク8-5´を、例えば、ディスク8-5の代替ディスクとして使用することができる。これにより、同じサイズの代替ディスクを用意する必要がなくなり、また、ディスク8-2~8-5の未使用領域を有効に活用することができる。各POOLのサイズ分の仮想的な代替ディスクが確保できない場合には、エラー情報管理部9が縮退しやすいと判断した順(縮退しやすさが大きい順)に、仮想的な代替ディスク用のスペア領域を確保する。
In addition, the spare
本実施形態では、図3~図5に示すように、冗長度が等しいRAIDで構築された各POOLの未使用領域を集め、スペア領域を構築し、スペア領域の中に仮想的な代替ディスクを構築して代替ディスクとして使用する。これにより、ディスク8の記憶領域を無駄なく使う事ができ、容量あたりの単価を下げることができる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 3 to 5, unused areas of each POOL constructed by RAID with the same redundancy are collected, a spare area is constructed, and a virtual alternative disk is created in the spare area. Build and use as an alternate disk. As a result, the storage area of the
(動作)
1.仮想的な代替ディスクの構築処理
次に図6を参照して、ディスク8、POOLごとのエラー情報を監視し、縮退が発生しやすいと思われるPOOLに対する仮想的な代替ディスクを構築する処理について説明する。前提として、スペア領域管理部10によって、冗長度が同じRAIDタイプで構築されたディスク8の未使用領域を使ってスペア領域が構築されているものとする。
(motion)
1. Virtual Alternative Disk Constructing Process Next, referring to FIG. 6, the process of monitoring error information for each
図6は、実施形態に係るスペア領域の構築処理の一例を示すフローチャートである。
情報システム100の運用中、ホスト装置1とディスク8の間で様々なデータの書き込み、読み出しが行われる。上記したようにディスクアレイ装置2では、各機能部が協調して、ホスト装置1とキャッシュ6の間のデータ転送、キャッシュ6とディスク8の間のデータ転送などを制御する。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of spare area construction processing according to the embodiment.
During operation of the
ホスト装置1がディスク8へアクセスする間、エラー情報管理部9は、ディスク処理制御部7からの通知に基づいて、ディスク8/POOLごとのエラー情報を定期的に監視する(ステップ101)。ここで、図7を参照する。図7は、エラー管理情報の一例を示す図である。図7の例では、POOL#0は、ディスク8-0、8-1、・・・、8-xで構成されている。図7の表のディスク8-0の「Check Condition」の欄には、ディスク8-0でエラーが検出された回数PC0が格納されている。「TIMEOUT」の欄には、ディスク8-0でタイムアウトが検出された回数PT0が格納されている。「その他Error」の欄には、ディスク8-0でその他のエラーが検出された回数PE0が格納されている。「Check Condition」、「TIMEOUT」、「その他Error」等の各エラーは、ディスク処理制御部7が検出し、エラー情報管理部9に通知する。エラー情報管理部9は、ディスク処理制御部7からディスク8-0において「Check Condition」を検出した旨の通知を受信すると、エラー管理情報のPC0を1カウントアップする。エラー管理情報の更新については、後に図8を用いて詳しく説明する。
While the
次にエラー情報管理部9は、ディスク8/POOLごとのエラー情報から縮退しやすさ(A)をPOOLごとに計算し、縮退が発生しやすいPOOLを特定する(ステップ102)。障害が多く発生しているディスク8/POOLは、縮退する可能性が高い。そのため、エラーなどの回数に基づいて縮退が発生しやすいPOOLを特定する。例えば、POOL#0がディスク8-0~ディスク8-xで構築されていて、ディスク8-0の「Check Condition」、「Timeout」、「その他Error」の回数をそれぞれ、PC0、PT0、PE0とし、ディスク8-1のそれらの回数をPC1、PT1、PE1とし、・・・、ディスク8-xのそれらの回数をPCx、PTx、PExとすると、POOL#0の縮退しやすさ(A)を、例えば、以下の式(1)で計算する。
Next, the error
POOL#0のA= WC×(PC0+PC1+・・・+PCx) +
WT×(PT0+PT1+・・・+PTx) +
WE×(PE0+PE1+・・・+PEx) ・・・(1)
ここで、WCは「Check Condition」に対する重み付け係数、WTは「Timeout」に対する重み付け係数、WEは「その他Error」に対する重み付け係数である。エラー情報管理部9は、他のPOOL#1、・・・、POOL#nについても同様の式によって、Aの値を計算する。そして、例えば、エラー情報管理部9は、Aの値が最も大きいPOOLを縮退が発生しやすいPOOLとして特定する。あるいは、エラー情報管理部9は、Aの値が所定の閾値以上のPOOLを縮退が発生しやすいPOOLとして特定する。
A of
WT×(PT0+PT1+...+PTx) +
WE×(PE0+PE1+...+PEx)...(1)
Here, WC is a weighting factor for "Check Condition", WT is a weighting factor for "Timeout", and WE is a weighting factor for "Other Errors". The error
次にエラー情報管理部9は、POOLごとの縮退しやすさ(A)の順番が入れ替わっていないかを確認する(ステップ103)。エラー情報管理部9は、ステップ102の結果と、前回までの縮退しやすさ(A)の順番とを比較して、縮退しやすさ(A)の順番が入れ替わっていないかを判定する。入れ替わりが発生していない場合(ステップ103;No)、エラー情報管理部9は、エラー情報の監視を継続する。エラー情報管理部9は、定期的にステップ102以降の処理を実行する。例えば、ディスク8/POOLごとのエラー情報の監視を開始して、初回の場合、ステップ103の判定がYesとなる。ステップ103の判定がYesの場合、以下の処理によって、仮想的な代替ディスクを構築する。
Next, the error
入れ替わりが発生している場合(ステップ103;Yes)、エラー情報管理部9は、縮退しやすさ(A)の大きい順番にPOOL番号をソートする(ステップ104)。次にスペア領域管理部10が、縮退しやすさ(A)の大きい順に使用可能な仮想的な代替ディスクが既に構築されていないかどうかを確認する(ステップ105)。スペア領域管理部10は、まず、縮退しやすさ(A)が最も大きなPOOLについて確認を行う。
If replacement occurs (step 103; Yes), the error
仮想的な代替ディスクがない場合(ステップ105;Yes)、スペア領域管理部10は、スペア領域に空きがあるかを確認する(ステップ106)。このとき、スペア領域管理部10は、同じ冗長度のRAIDタイプで構築されたスペア領域に空きがあるかどうかを確認する。スペア領域に空きがない場合(ステップ106;No)、スペア領域管理部10は、仮想的な代替ディスクが構築されたスペア領域のうち縮退しやすさ(A)の小さいPOOLのものから開放指示を行い、それらのスペア領域に空き領域を作成する(ステップ107)。このとき、スペア領域管理部10は、仮想的な代替ディスクを構築しようとしているPOOLと同じ冗長度のRAIDタイプで構築されたスペア領域のうち、縮退しやすさ(A)の値の小さいものから順にスペア領域の開放を行う。また、縮退時の負荷の上昇に配慮して、対象のPOOLとは異なるPOOLにて構築された1又は複数のスペア領域を用いて、仮想的な代替ディスクを構築するようにしてもよい。スペア領域管理部10は、スペア領域に必要な容量の空き領域が作成できたら、シンプロビジョニング(領域だけ確保して実際の書き込みは行わない)を使用して、仮想的な代替ディスクを構築する(ステップ108)。
If there is no virtual alternative disk (step 105; Yes), the spare
仮想的な代替ディスクが構築されている(ステップ105;No)、または、仮想的な代替ディスクが必要ない場合(例えば、対象とするPOOLの縮退しやすさ(A)が十分に小さい等)、スペア領域管理部10は、次のPOOLを確認する(ステップ109)。具体的には、スペア領域管理部10は、縮退しやすさ(A)の値が、次に大きなPOOLが存在するかどうか、つまり、全てのPOOLについて確認し終えたかどうかについて確認する。全てのPOOLの確認が完了していない場合(ステップ110;No)、次に縮退しやすさ(A)が大きなPOOLについて、ステップ105以降の処理が実行される。全てのPOOLの確認が完了したら(ステップ110;Yes)、縮退しやすさ(A)の計算(ステップ102)からの処理を繰り返し、実行する(ステップ110)。
If a virtual alternative disk has been constructed (step 105; No), or if no virtual alternative disk is necessary (for example, the easiness of degeneration (A) of the target POOL is sufficiently small, etc.), The
これにより、物理的な代替ディスクを用意すること無く、未使用領域を活用して、障害が生じやすいと予測されるPOOLに対する仮想的な代替ディスクを準備しておくことができる。また、情報システム100の運用中に、ディスク障害が生じやすいPOOLが変化した場合であっても、速やかにそのPOOLのための仮想的な代替ディスクを準備することができる。
As a result, it is possible to prepare a virtual alternative disk for a POOL that is likely to fail, by utilizing unused areas, without preparing a physical alternative disk. Also, even if a POOL that is prone to disk failure changes during operation of the
2.エラー情報更新処理
次に、エラー情報更新処理について、図8のフローチャートを使って説明する。
図8は実施形態に係るエラー管理情報の更新処理の一例を示すフローチャートである。
ディスク処理制御部7は、キャッシュ6とディスク8との間のデータ転送中にエラーを検出すると、エラー情報管理部9に対して通知を行う。この通知に関してエラー情報管理部9はエラー報告がないかを監視する(ステップ120)。まず、エラー情報管理部9は、エラー報告を受けとっていないかを確認する(ステップ121)。エラー報告を受けとてっていた場合(ステップ121;Yes)、エラー情報管理部9は、受け取ったエラーの内容が「Check Condition」であるかどうかを確認する(ステップ122)。「Check Condition」だった場合(ステップ122;Yes)、エラー情報管理部9は、エラーを検出したディスク8の「Check Conditionのカウンタ」(ディスク8-0であれば、図7のPC0)を更新する(ステップ123)。
2. Error Information Update Processing Next, the error information update processing will be described using the flowchart of FIG.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of error management information update processing according to the embodiment.
When the disk
「Check Condition」ではなかった場合(ステップ122;No)、エラー情報管理部9は、受け取ったエラーの内容が「TIMEOUT」であるかどうかを確認する(ステップ124)。「TIMEOUT」だった場合(ステップ124;Yes)、エラー情報管理部9は、エラーを検出したディスク8の「TIMEOUTのカウンタ」(ディスク8-0であれば、図7のPT0)を更新する(ステップ125)。「TIMEOUT」でなかった場合(ステップ124;No)、エラー情報管理部9は、エラーを検出したディスク8の「その他のErrorのカウンタ」(ディスク8-0であれば、図7のPE0)を更新する(ステップ126)。エラー情報管理部9は、エラー報告がないかどうかの監視(ステップ121)を継続する。
If it is not "Check Condition" (step 122; No), the error
エラーを受け取っていない場合(ステップ121;No)、エラー情報管理部9は、縮退しているディスク8がないかどうかをRAID情報管理部5に対して問い合わせを行い確認する(ステップ127)。どのディスク8でも縮退が発生していない場合(ステップ127;No)、エラー情報管理部9は、エラー報告がないかどうかの監視(ステップ121)を継続する。
If no error has been received (step 121; No), the error
縮退が発生している場合(ステップ127;Yes)、エラー情報管理部9は、図7のエラー管理情報を参照して、縮退しているディスク8のエラー情報を確認する。エラー情報管理部9は、当該ディスク8で最も多く発生しているエラーが「Check Condition」であるかどうかを確認する(ステップ128)。「Check Condition」である場合(ステップ128;Yes)、エラー情報管理部9が「Check Conditionの重み(WC)」に1を加算する(ステップ129)。エラー情報管理部9は、エラー報告がないかどうかの監視(ステップ121)を継続する。
If degeneracy has occurred (step 127; Yes), the error
最も多く発生しているエラーが「Check Condition」ではなかった場合(ステップ128;No)、エラー情報管理部9は、縮退したディスク8のエラー管理情報(図7)を確認して、最も多く発生しているエラーが「TIMEOUT」であるかどうかを確認する(ステップ130)。「TIMEOUT」だった場合(ステップ130;Yes)、エラー情報管理部9は「TIMEOUTの重み(WT)」に1を加算する(ステップ131)。エラー情報管理部9は、エラー報告がないかどうかの監視(ステップ121)を継続する。最も多く発生しているエラーが「TIMEOUT」ではなかった場合(ステップ130;No)、エラー情報管理部9は、「その他のErrorの重み(WE)」に1を加算する(ステップ132)。エラー情報管理部9は、エラー報告の監視がないかどうかの監視を継続する。
If the most frequently occurring error is not "Check Condition" (step 128; No), the error
このように、実際に生じているエラーに応じて重みWC、WT、WEを更新することにより、縮退が発生するディスク8/POOLの予測精度を向上することができる。
In this way, by updating the weights WC, WT, and WE according to the error that actually occurs, it is possible to improve the prediction accuracy of the
3.スペア領域の選択
次に、複数のスペア領域があった場合に仮想的な代替ディスクの選択方法について、図9を参照して説明する。前提として、図6の処理により、ディスク8の未使用領域には、仮想的な代替ディスクが構築されているとする。
図9は、実施形態に係るスペア領域の選択処理の一例を示すフローチャートである。
スペア領域管理部10は、必要となる仮想的な代替ディスクの容量が足りているかを監視する(ステップ140)。まず、ディスク8が縮退し、代替ディスクが必要だと判断した場合には、スペア領域管理部10は、負荷が上がってしまうことを考慮して、縮退したディスクが含まれているPOOL以外にて構築されている仮想的な代替ディスクが使用できるか否かを確認する(ステップ141)。例えば、スペア領域管理部10は、ディスク8が縮退したPOOLと同じ冗長度のRAIDタイプで構築された他のPOOLのスペア領域に空きがあるかどうかを確認する。縮退したディスク8が含まれているPOOL以外のPOOLで構築されているスペア領域に、仮想的な代替ディスクを割り当てることができる場合(ステップ141;Yes)、スペア領域管理部10は、そのスペア領域に仮想的な代替ディスクを割り当てて、RAID情報管理部5に対して、割り当てた代替ディスクを使用して復旧するように指示を行う(ステップ142)。RAID情報管理部5は、割り当てられた代替ディスクを使用して復旧を行う。
3. Selection of Spare Area Next, a method of selecting a virtual alternative disk when there are a plurality of spare areas will be described with reference to FIG. As a premise, it is assumed that a virtual alternative disk has been constructed in the unused area of the
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of spare area selection processing according to the embodiment.
The spare
縮退したディスクが含まれているPOOL以外で構築されたスペア領域に仮想的な代替ディスクが割り当てられない場合には(ステップ141;No)、スペア領域管理部10は、縮退したディスク8が含まれているPOOLと同じPOOLにあるスペア領域に、仮想的な代替ディスクを割り当てられるかを確認する(ステップ143)。縮退したディスクが含まれているPOOLと同じPOOLに構築されているスペア領域に仮想的な代替ディスクを割り当てることができると判断した場合(ステップ143;Yes)、スペア領域管理部10は、そのスペア領域に仮想的な代替ディスクを割り当て、RAID情報管理部5に対して、割り当てた代替ディスクを使用して復旧するよう指示する(ステップ144)。RAID情報管理部5は、割り当てられた代替ディスクを使用して復旧を行う。
If no virtual alternative disk is assigned to the spare area constructed outside the POOL containing the degraded disk (step 141; No), the spare
何れのスペア領域にも仮想的な代替ディスクを割り当てることができない場合(ステップ143;No)、スペア領域管理部10は、構築済みの仮想的な代替ディスクのうち、その代替ディスクが存在するPOOLの縮退しやすさ(A)の値が小さいものから順に開放指示を行い、スペア領域に必要な空き領域を作成し、仮想的な代替ディスクを、シンプロビジョニングを使用して構築する(ステップ145)。そして、スペア領域管理部10は、構築された仮想的な代替ディスクを使用して、復旧するようRAID情報管理部5へ指示する。RAID情報管理部5は、構築した代替ディスクを使用して復旧を行う。
これにより、例えば、縮退発生時に図6の処理により予め構築しておいた仮想的な代替ディスクが利用できない場合でも、速やかに仮想的な代替ディスクを割り当て、縮退が生じたPOOLを復旧することができる。また、別POOLの仮想的な代替ディスクを優先的に割り当てることで、復旧時に縮退が生じたPOOLへのアクセスを低減し、ディスクの負荷を抑制することができる。
If a virtual alternative disk cannot be assigned to any spare area (step 143; No), the spare
As a result, for example, even if a virtual alternative disk that has been constructed in advance by the process of FIG. 6 cannot be used when degeneration occurs, it is possible to quickly allocate a virtual alternative disk and recover the POOL in which the degeneration has occurred. can. In addition, by preferentially allocating a virtual alternative disk of another POOL, it is possible to reduce accesses to the POOL that has degraded during recovery, and reduce the load on the disk.
以上説明したように本実施形態によれば、大容量のディスク8(HDD/SSD)を使用したときに未使用となる領域を使ってスペア領域を構築し、各POOLのサイズに合わせた仮想的な代替ディスクを構築することで、本来のディスク8の領域を無駄なく使用することが可能となり、各POOLと同じサイズの代替ディスクを別途、用意しなくてもよい。また、スペア領域については、各POOLと同じ冗長度のRAID(例えば、冗長度が1であればRAID5、冗長度が2であればRAID6等)で構築することで、縮退しても冗長度が落ちないようにすることができる。また、大容量のディスクの数が少ない場合など、スペア領域のサイズが小さい場合には、仮想的な代替ディスクを全てのPOOL分確保することができないため、縮退しやすさ(A)を使って、仮想的な代替ディスクを割り当てる優先順位を決めておくことで、仮想的な代替ディスクが必要になった場合に素早く対応することができる。なお、本実施形態の仮想的な代替ディスクの構築方法は、ディスク8の交換によって生じる未使用領域に限定されず、何らかの事情で生じたあらゆるディスク8の未使用領域に適用することができる。
As described above, according to this embodiment, a spare area is constructed using an unused area when a large-capacity disk 8 (HDD/SSD) is used, and a virtual storage area is created according to the size of each POOL. By constructing such a substitute disk, it becomes possible to use the area of the
なお、上記実施形態では、RAID5やRAID6でスペア領域を構成する例を挙げたが、RAIDタイプは他の種類であってもよい。また、上記実施形態では、重み(WC,WT,WE)の更新を最もエラーの発生回数が多いものについて1を加算することとしているが、これに限定されず、ユーザが任意に設定してもよいし、または別のルールで更新してもよい。また、縮退しやすさの指標である(A)の算出式は、式(1)に限定されない。例えば、ディスク8の稼働時間などを考慮に入れてもよい。また、上記実施形態では、同じディスク8内の空き領域を使用してスペア領域を構築する例を記載しているが、同じ冗長度の複数のPOOLにまたがってスペア領域を構築してもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the spare area is configured with RAID5 or RAID6 was given, but other RAID types may be used. In the above embodiment, the weights (WC, WT, WE) are updated by adding 1 to the one with the largest number of error occurrences. Or you can update it with another rule. Further, the formula for calculating (A), which is an index of the ease of degeneracy, is not limited to formula (1). For example, the operating time of
<他の実施形態>
また、上記実施形態では、スペア領域に代替ディスクを構築する案で記載してあるが、特開2018-120382に記載の技術と組み合わせて、本願の方法で構築した仮想的な代替ディスクを、予備記憶装置として予めRAIDを構成する複数のディスクのうちの1つとして組み込んでもよい。例えば、スペア領域管理部10がRAIDを構築する機能を有しており、複数のディスク8と仮想的な代替ディスクとを組み合わせて、冗長性が補償された1つの論理ディスクを構築してもよい。RAID5で構築されたディスクアレイに、本実施形態の仮想的な代替ディスクを組み込む例を図10に示す。図10の左図は、RAID5で構築されたスペア領域から仮想的な代替ディスク8-5´を構築することを示している。図10の右図では、仮想的な代替ディスク8-5´を予備記憶装置としてRAIDを構成するディスク8に組み込んだ後のデータの記憶状況を示している。例えば、左図では、データ「D00」がディスク8-0のプール記憶領域に書き込まれていたが、右図では、データ「D00」は仮想的な代替ディスク8-5´のセクタ(※1の囲み)に書き込まれ、代わりに8-0の当該セクタは、予備領域(「S00」)となっている。データ「D12」、「D31」、「43」についても同様であり。また、パリティ「P2」についても左図ではディスク8-2のプール記憶領域に書き込まれていたものが、右図では仮想的な代替ディスク8-5´に書き込まれ、ディスク8-2の当該セクタは予備領域(「S10」)となっている。
<Other embodiments>
Further, in the above-described embodiment, a proposal for constructing a substitute disk in a spare area is described. It may be incorporated as one of a plurality of disks forming a RAID in advance as a storage device. For example, the spare
図11には、RAID6で構築されたディスクアレイに、本実施形態の仮想的な代替ディスクを組み込む例を示す。図11の左図は、RAID6で構築されたスペア領域から仮想的な代替ディスク8-6´を構築することを示し、右図は、仮想的な代替ディスク8-6´を予備記憶装置として組み込むことでデータやパリティの書き込み状況が広く分散する状況を示している。このようにデータの書き込みを分散させ、予備領域S00等を分散させることで、縮退時の復旧を高速化することができる。次に復旧時の動作について図12、図13を用いて説明する。
FIG. 11 shows an example of incorporating a virtual alternative disk of this embodiment into a disk array constructed with RAID6. The left diagram of FIG. 11 shows construction of a virtual alternative disk 8-6' from a spare area constructed with
図12に、図10のデータ書き込み状況における復旧時の動作を示す。例えば、ディスク8-2が縮退したとする。例えば、図12の1行目のデータについては、RAID情報管理部5が、「D00」、「D01」、「D03」、「P0」を使って「D02」を計算し、この値を予備領域「S00」が書き込まれたセクタに書き込む。そして復旧後に当該セクタから、もともと「D02」が書き込まれていたセクタへ書き込んで復旧を行う。図13に、図11のデータ書き込み状況からの復旧時の動作を示す。特開2018-120382に記載されているように、多くのディスクにデータを分散させて書き込むことで、予備領域S00等を分散することができ、復旧時に発生する予備領域へのデータの転送を分散し、アクセス負荷を低減することができる。その結果、復旧を高速化することができる。
FIG. 12 shows the operation during recovery in the data write situation of FIG. For example, assume that disk 8-2 is degenerated. For example, for the data in the first row of FIG. 12, the RAID
(最小構成)
図14は、最小構成を有するディスクアレイ装置の構成を示すブロック図である。
ディスクアレイ装置200は、スペア領域構築手段201(実施形態のスペア領域管理部10)と、代替ディスク構築手段202(実施形態のスペア領域管理部10)と、を備える。
スペア領域構築手段201は、複数の記憶装置の未使用領域を使用して、冗長性を有する記憶領域であるスペア領域を構築する。さらに、スペア領域構築手段201は、複数の記憶装置の使用領域を用いて構成される冗長性を有する記憶領域と同じ冗長度で前記スペア領域を構築してもよい。
(minimum configuration)
FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of a disk array device having a minimum configuration.
The
Spare area construction means 201 constructs a spare area, which is a redundant storage area, using unused areas of a plurality of storage devices. Furthermore, the spare area constructing means 201 may construct the spare area with the same redundancy as a redundant storage area constructed using the used areas of a plurality of storage devices.
代替ディスク構築手段202は、前記スペア領域について、前記複数の記憶装置における使用領域と同じ容量を有する仮想的な代替ディスク領域を構築する。さらに、代替ディスク構築手段202は、代替対象となる記憶領域の縮退のしやすさの指標(A)に応じて、縮退しやすい記憶領域(POOL#0など)を対象とする代替ディスク領域を構築してもよい。また、代替ディスク構築手段は、既に構築された前記代替ディスク領域が代替対象とする記憶領域よりも、他の記憶領域が縮退しやすいと予測される場合、既に構築された前記代替ディスク領域を解放し、解放されたスペア領域を使用して他の記憶領域用の代替ディスク領域を構築してもよい(図6のステップ107~108など)。また、代替ディスク構築手段202は、複数の記憶装置の未使用領域を使用して構築されたスペア領域よりも、他の複数の記憶装置の未使用領域を使用して構築されたスペア領域を優先的に使用して代替ディスク領域を構築してよい(図9のステップ141~142ステップ)。
The alternative disk constructing means 202 constructs a virtual alternative disk area having the same capacity as the used area in the plurality of storage devices for the spare area. Further, the alternative disk constructing means 202 constructs an alternative disk area for a storage area that is likely to be degenerated (
図15は、最小構成を有するディスクアレイ制御装置の処理を示すフローチャートである。
始めに、スペア領域構築手段201は、例えば、HDD/SSDの交換などによって生じた未使用領域を使用して、スペア領域を構築する(ステップ301)。次に、代替ディスク構築手段202は、スペア領域に仮想的な代替ディスク領域を構築する(ステップ302)。仮想的な代替ディスク領域の容量は、複数のHDD/SSDによって構築された冗長性のある記憶領域(RAID構成のディスクアレイ)と同じ容量であって良い。これにより、あるディスクに故障等が発生した場合に、仮想的な代替ディスク領域を割り当てて復旧することができる。このように未使用領域を無駄なく使うことにより、HDD/SSDの容量あたりの単価を下げることができる。また、代替の物理ディスクを用意する必要が無くなる。
FIG. 15 is a flow chart showing processing of a disk array controller having a minimum configuration.
First, the spare area constructing means 201 constructs a spare area using an unused area generated by, for example, HDD/SSD replacement (step 301). Next, the alternative disk construction means 202 constructs a virtual alternative disk area in the spare area (step 302). The capacity of the virtual alternative disk area may be the same as that of the redundant storage area (disk array of RAID configuration) constructed by multiple HDDs/SSDs. As a result, when a failure or the like occurs in a certain disk, recovery can be performed by allocating a virtual alternative disk area. By using the unused area without waste in this way, the unit price per capacity of the HDD/SSD can be lowered. Also, there is no need to prepare an alternative physical disk.
なお、上述した実施形態におけるディスクアレイ装置2、200の一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ディスクアレイ装置2、200に内蔵されたコンピュータシステムであって、OS(Operating System)や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
A part of the
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。 The term "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible discs, magneto-optical discs, ROMs and CD-ROMs, and storage devices such as hard discs incorporated in computer systems. Furthermore, "computer-readable recording medium" means a medium that dynamically stores a program for a short period of time, such as a communication line for transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. It may also include a volatile memory inside a computer system that serves as a server or client in that case, which holds the program for a certain period of time. Further, the program may be for realizing part of the functions described above, or may be capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in the computer system.
また、上述した実施形態におけるディスクアレイ装置2、200の一部、または全部を、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現してもよい。ディスクアレイ装置2、200の各機能部は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
Also, part or all of the
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。また、本発明の一態様は、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記各実施形態や変形例に記載された要素であり、同様の効果を奏する要素同士を置換した構成も含まれる。 Although one embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the above-described one, and various design changes and the like can be made without departing from the gist of the present invention. It is possible to Further, one aspect of the present invention can be modified in various ways within the scope of the claims, and an embodiment obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments can also be Included in scope. Moreover, it is an element described in each said embodiment and modification, and the structure which replaced the element which shows the same effect is also included.
100・・・情報システム
3・・・ホスト処理制御部
4・・・キャッシュ処理制御部
5・・・RAID情報管理部
6・・・キャッシュ
7・・・ディスク処理制御部
8・・・ディスク
9・・・エラー情報管理部
10・・・スペア領域管理部
100...
Claims (8)
前記スペア領域について、前記複数の記憶装置における使用領域と同じ容量を有する仮想的な代替ディスク領域を構築する代替ディスク構築手段と、
を備え、
前記代替ディスク構築手段は、代替対象となる記憶領域の縮退のしやすさの指標に基づいて、縮退しやすい前記記憶領域を対象とする前記代替ディスク領域を構築する、
ディスクアレイ装置。 spare area construction means for constructing a spare area, which is a redundant storage area, using unused areas of a plurality of storage devices ;
alternative disk construction means for constructing a virtual alternative disk area having the same capacity as the used area in the plurality of storage devices for the spare area;
with
The alternative disk construction means constructs the alternative disk area targeting the storage area that is likely to degenerate based on an index of the ease of degeneracy of the storage area to be substituted.
Disk array device.
請求項1に記載のディスクアレイ装置。 The spare area constructing means constructs the spare area with the same redundancy as a redundant storage area configured using the used areas of the plurality of storage devices.
2. The disk array device according to claim 1.
請求項1又は請求項2に記載のディスクアレイ装置。 The alternative disk constructing means releases the already constructed alternative disk area when it is predicted that other storage areas are more likely to degenerate than the already constructed alternative disk area is to be replaced. , using the released spare area, constructing the alternative disk area with the other storage area as the alternative target;
3. The disk array device according to claim 1 or 2 .
前記代替ディスク構築手段は、前記予測する手段が予測する縮退しやすい前記記憶装置の使用領域に基づいて、当該使用領域と同じ容量を有する前記代替ディスク領域を構築する、
請求項1から請求項3の何れか1項に記載のディスクアレイ装置。 further comprising means for monitoring errors occurring in the plurality of storage devices and predicting the likelihood of degeneracy of the storage devices based on the error occurrence status;
The alternative disk building means builds the alternative disk area having the same capacity as the used area based on the used area of the storage device that is likely to degenerate predicted by the predicting means.
4. The disk array device according to any one of claims 1 to 3 .
請求項1から請求項4の何れか1項に記載のディスクアレイ装置。 The alternative disk construction means prefers the spare area constructed using unused areas of the plurality of storage devices to the spare area constructed using unused areas of the plurality of storage devices. Constructing the alternative disk area that preferentially uses the used area of the plurality of storage devices as an alternative target;
5. The disk array device according to any one of claims 1 to 4 .
をさらに備える請求項1から請求項5の何れか1項に記載のディスクアレイ装置。 Pool storage area construction means for constructing a redundant storage area using the used areas of the plurality of storage devices and the alternative disk area;
6. The disk array device according to any one of claims 1 to 5 , further comprising:
請求項1から請求項6の何れか1項に記載のディスクアレイ装置と、
を備える情報システム。 a plurality of storage devices;
a disk array device according to any one of claims 1 to 6 ;
Information system with
複数の記憶装置の未使用領域を使用して、冗長性を有する記憶領域であるスペア領域を構築するステップと、
前記スペア領域について、前記複数の記憶装置における使用領域と同じ容量を有する仮想的な代替ディスク領域を構築するステップと、
を含み、
前記代替ディスク領域を構築するステップでは、代替対象となる記憶領域の縮退のしやすさの指標に基づいて、縮退しやすい前記記憶領域を対象とする前記代替ディスク領域を構築する、
記憶領域の構築方法。 A computer implemented method of constructing a storage area comprising:
constructing a spare area, which is a redundant storage area, using unused areas of a plurality of storage devices ;
constructing a virtual alternative disk area having the same capacity as the used area in the plurality of storage devices for the spare area;
including
In the step of constructing the alternative disk area, constructing the alternative disk area targeting the easily degenerate storage area based on an index of ease of degeneracy of the storage area to be substituted,
How to build the storage area.
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渡邉 利和 他,仮想化インフラを構築する技術,初版 ,日本,株式会社インプレスジャパン,2012年06月11日,pp.204-205,ISBN : 978-4-8443-3218-3 |
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